Evaluación de Modelos Geopotenciales Globales de GOCE en Argentina M. C. Bollini(1,2), C. Tocho(1), D. Del Cogliano(1) (1)Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas, UNLP, Argentina (2)Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Argentina
Objetivo Evaluar si la incorporación de los datos de GOCE a los más recientes Modelos Geopotenciales Globales (GGMs) proporciona una mejora en la representación del campo de gravedad terrestre. La evaluación se hizo dentro del territorio de la República Argentina.
Introducción Los Modelos Geopotenciales Globales (GGMs) son conjuntos de coeficientes que permiten expresar el campo de gravedad terrestre como un desarrollo en armónicos esféricos. V ( r, θ, λ) n n GM a = 1 + r n= 2 r m= ( C ) nm cos mλ + Snm sen mλ P nm ( cosθ ) Los coeficientes son obtenidos con datos de mediciones satelitales y terrestres.
Introducción La misión satelital GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) fue lanzada en marzo de 29. Sus principales metas son: Determinar anomalías de gravedad con una precisión de 1 mgal. Determinar el geoide con una precisión de 1-2 cm. Alcanzar estos objetivos con una resolución espacial de 1 km. Altura: 25 km
Modelos evaluados Nombre Grado/ Orden Datos Resolución AIUB-GRACE3S 16/16 S(Grace) 125 km EIGEN-6C 142/142 GOCO2S 25/25 GO-CONS-GFC-2- DIR-R2 GO-CONS-GFC-2- SPW-R2 GO-CONS-GFC-2- TIM-R2 S(Goce, Grace, Lageos), G, A S(Goce, Grace, Champ) 14 km 8 km 24/24 S(Goce) 83 km 24/24 S(Goce) 83 km 25/25 S(Goce) 8 km EGM28 219/2159 S(Grace), G, A 9 km Elipsoide de referencia: WGS84 Sistema de mareas permanentes: tide free. S=Datos de Rastreo Satelital, G=Datos de Gravedad, A=Datos de Altimetría Satelital.
Datos disponibles 415 puntos GPS/nivelación Pertenecientes a la red nacional POSGAR7 y a las redes geodésicas provinciales. En ellos se cuenta además de las alturas elipsoidales h, con alturas niveladas H publicadas por el IGN. POSGAR7 está basado en ITRF5 época26.632 y es compatible con SIRGAS N obs = h H Las alturas H carecen de correcciones de gravedad, por lo que no pueden ser consideradas ortométricas. Se obtienen pseudo ondulaciones del geoide.
Datos disponibles Anomalías de aire libre en 1374 puntos terrestres obtenidos a partir de datos de gravedad medidos por el IGN. Gravedad normal: elipsoide de referencia GRS8. Anomalías de aire libre en 12818 puntos marinos provistas por la Bureau Gravimétrique International (BGI). Δg obs
Metodología Se analizaron estadísticamente las diferencias entre el valor observado y calculado con los modelos para la ondulación del geoide N y para la anomalía de aire libre Δg. N obs - N mod Δg obs - Δg mod N mod se calculó con el programa HARMONIC_SYNTH_WGS84 en los puntos de doble altura: g B N = ζ + H + γ N -41 cm Δg mod se obtuvo con el calculador online provisto por el ICGEM en una grilla interpolación en los puntos de valor observado.
Metodología Para comparar los modelos se aplicó el Método de mejora espectral SEM (Spectral Enhancement Method) generando los modelos combinados. Se completan los GGMs hasta un mismo grado y orden. En este trabajo se completaron los GGMs hasta grado 219 y orden 2159 con los coeficientes del EGM28. modelo GGM EGM28 n = 2 n GGM n GGM +1 219 modelo combinado
Resultados Estadística de las diferencias N obs - N mod para los GGMs y el EGM28 restringido a los grados n GGM.. Unidades: [m]. Cantidad de puntos: 415 ARGENTINA min max promedio desv est AIUB-GRACE3S -1.926 2.297.332.692 EGM28 (hasta n=16) -2.36 2.416.317.67 EIGEN-6C -.94 2.571.376.397 EGM28 (hasta n=142) -.831 2.716.393.432 GOCO2S -1.887 2.34.249.464 EGM28 (hasta n=25) -1.13 2.659.268.466 GO_CONS_GFC_2_DIR_R2-1.733 2.95.257.513 EGM28 (hasta n=24) -1.29 2.585.277.48 GO_CONS_GFC_2_SPW_R2-2.237 2.11.256.481 EGM28 (hasta n=24) -1.29 2.585.277.48 GO_CONS_GFC_2_TIM_R2-1.869 2.51.241.466 EGM28 (hasta n=25) -1.13 2.659.268.466 EGM28 (n máximo=219) -.813 2.62.395.431
Resultados Estadísticas de N obs -N mod usando modelos combinados y aplicando una transformación de 4 parámetros. Unidades: [m]. Cantidad de puntos: 415 ARGENTINA min max promedio desv est EGM28 -.813 2.62.395.431 EGM28 transf. (-1.82) (1.78) (.2) (.344) EIGEN-6C -.94 2.571.376.397 EIGEN-6C combinado -1.356 2.63.366.386 EIGEN-6C comb+transf. (-1.99) (1.78) (.1) (.323) GO_CONS_GFC_2_DIR_R2-1.733 2.95.257.513 GO_CONS_GFC_2_DIR_R2 combinado -1.495 2..365.472 GO_CONS_GFC_2_DIR_R2 comb+transf. (-2.13) (1.63) (.1) (.422) EGM28 EIGEN-6C GO_CONS_GFC_2_DIR_R2 12 12 12 1 1 1 Nº de puntos 8 6 4 2-3, -2,5-2, -1,5-1, -,5,,5 1, Diferencia (m) 1,5 2, 2,5 3, Nº de puntos 8 6 4 2-3, -2,5-2, -1,5-1, -,5,,5 Diferencia (m) 1, 1,5 2, 2,5 3, Nº de puntos 8 6 4 2-3, -2,5-2, -1,5-1, -,5,,5 1, Diferencia (m) 1,5 2, 2,5 3,
Resultados N obs - N EIGEN-6C N obs - N EGM28 N EIGEN-6C - N EGM28
Resultados datos GOCE + datos terrestres datos GOCE N obs - N EIGEN-6C N obs - N GO-CONS-GFC-2-DIR-R2
Resultados Estadística de las diferencias Δg obs Δg mod en puntos terrestres para los GGMs en Argentina. Unidades: [mgal]. Cant. de puntos: 1374 ARGENTINA min max promedio desv est AIUB-GRACE3S -16.94 346.36-6.43 3.27 EIGEN-6C -285.33 359.65 -.81 19.69 GOCO2S -166.67 296.61-6.27 28.81 GO_CONS_GFC _2_DIR_R2 GO_CONS_GFC _2_SPW_R2 GO_CONS_GFC _2_TIM_R2-17.5 292.88-5.72 29.51-168.1 317.9-6.46 28.71-167.37 295.14-6.25 28.83 EGM28-272.23 387.84 -.57 19.3 Nº de puntos Nº de puntos Nº de puntos 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 EGM28-4, -35, -3, -25, -2, -15, -1, -5,, 5, 1, 15, 2, 25, 3, 35, 4, Diferencia (mgal) EIGEN-6C -4, -35, -3, -25, -2, -15, -1, -5,, 5, 1, 15, 2, 25, 3, 35, 4, Diferencia (mgal) GOCO2S -4, -35, -3, -25, -2, -15, -1, -5,, 5, 1, 15, 2, 25, 3, 35, 4, Diferencia (mgal)
Resultados Estadística de las diferencias Δg obs Δg mod en puntos marinos para los GGMs en Argentina. Unidades: [mgal]. Cant. de puntos: 12818 ARGENTINA min max promedio desv est AIUB-GRACE3S -9.4 83.12 2.17 2.2 EIGEN-6C -5.81 65.8 1.2 9.81 GOCO2S -69.24 71.8.33 14.83 GO_CONS_GFC _2_DIR_R2 GO_CONS_GFC _2_SPW_R2 GO_CONS_GFC _2_TIM_R2-69.76 77.34.13 15.81-65.9 77.65.84 16. -69.3 71.72.32 14.88 EGM28-5.22 64.54 1.34 9.6 Nº de puntos Nº d puntos Nº de puntos 45 4 35 3 25 2 15 1 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 EGM28-75, -65, -55, -45, -35, -25, -15, -5, 5, 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, Diferencia (mgal) EIGEN-6C -75, -65, -55, -45, -35, -25, -15, -5, 5, 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, DIferencia (mgal) GOCO2S -75, -65, -55, -45, -35, -25, -15, -5, 5, 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, Diferencia (mgal)
Conclusiones Los resultados muestran una aparente contribución de la misión GOCE en los primeros modelos generados con estos datos. La baja altura y la calidad de los instrumentos de medición del satélite parecen ser la causa de esta mejora. Las diferencias entre los modelos EIGEN-6C y EGM28 es mínima en las zonas de llanura y alcanza,7 m en las proximidades de la cordillera de los Andes. Para la anomalía de gravedad el EGM28 tiene los menores desvíos, seguido por el EIGEN-6C con valores muy cercanos. La transformación de 4 parámetros en la Argentina resulta en un desvío estándar de,32 m para el EIGEN-6C, contra,34 m para el EGM28. El volumen de datos de GOCE disponibles para los modelos evaluados corresponden a sólo algunos meses de medición sería interesante evaluar futuros modelos que cuenten con un mayor caudal de datos de esta misión.
Muchas gracias por su atención!!!